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El ABC de la impresión 3D

¿Qué tienen en común una casa, un arrecife de coral, células de la piel y una sierra de corte?


Todos han sido impresos en 3D.


No es ningún secreto que la impresión 3D está acelerando la innovación en numerosas industrias, incluida la odontología, las gafas, la prótesis, el diseño de muebles, la arqueología, la paleontología y las ciencias forenses. Y recién estamos comenzando a aprovechar todo el potencial de la impresión 3D para mejorar drásticamente la forma en que vivimos y trabajamos.

¿Qué es la impresión 3D?

La impresión 3D puede tomar la forma de muchos procesos diferentes en los que una pieza se crea de forma aditiva mediante la introducción o unión de material adicional. Los objetos impresos en 3D pueden ser geométricamente complejos y son ideales en una amplia variedad de aplicaciones de fabricación. Las máquinas pueden costar entre cientos y millones de dólares y utilizan una amplia variedad de tecnologías para imprimir piezas.

La impresión 3D es un subconjunto de la fabricación aditiva. La fabricación aditiva es donde una parte se hace agregando material, mientras que el proceso de fabricación sustractiva es donde una parte se hace restando material. En la impresión 3D, una impresora 3D crea un objeto tridimensional partiendo de un archivo CAD (diseño asistido por computadora). Hay una variedad de materiales y tecnologías de impresión 3D disponibles, lo que hace que sea más fácil que nunca crear piezas para todo tipo de industrias.



¿Cómo se utiliza la impresión 3D en la fabricación?

Si bien la impresión 3D a menudo se ha relacionado con juguetes y artículos para aficionados, son más que capaces de producir piezas que pueden soportar una multitud de entornos de trabajo pesado. Puede encontrar piezas impresas en 3D que se utilizan en procesos de fabricación en industrias como la energía, la automoción y la defensa. Desde prototipos funcionales, herramientas y accesorios hasta piezas de uso final, la industria de la impresión 3D está transformando muchas otras industrias y procesos.

La mayoría de las personas asume que las impresoras 3D son una tecnología nueva, aunque es posible que le sorprenda saber que existen desde la década de 1980. Sin embargo, las impresoras hasta 2009 se usaban principalmente con fines industriales y su uso era prohibitivo para la mayoría de las empresas. Hoy en día, las empresas de todo el mundo utilizan impresoras 3D para construir piezas con fines de fabricación con mejoras significativas en los costos de impresión 3D. Gran parte del crecimiento en la industria de la impresión 3D proviene de una explosión en el uso de la impresión 3D en la fabricación, algo que antes se creía imposible cuando el proceso se puso de moda.


¿Cuáles son las tecnologías de impresión 3D más comunes?

Si bien existen muchas técnicas de impresión 3D, centrémonos en un par de tipos comunes. Todas las tecnologías de impresión construyen piezas en cortes discretos llamados capas.


  1. Fabricación de filamentos fundidos (FFF, también conocido como modelado por deposición fundida)
  2. Refuerzo continuo de fibra (CFR)

FFF (Fabricación de filamentos fundidos)


La fabricación de filamentos fundidos es el tipo de impresión más común y asequible, y la mayoría de las máquinas utilizan esta tecnología. En FFF, la impresora calienta el termoplástico hasta un punto cercano a su fusión y lo extruye por una boquilla que traza la sección transversal de una pieza para cada capa. Este proceso se repite para cada capa.


Refuerzo continuo de fibra (CFR)


El refuerzo continuo de fibra es un proceso que permite a las impresoras 3D reforzar las piezas FFF con fibras continuas. Una máquina compatible con CFR utiliza dos sistemas de extrusión:uno para filamento FFF convencional y otro para fibras continuas de hebra larga. Las fibras continuas se colocan en capas, reemplazando el relleno FFF. Las piezas resultantes son significativamente más resistentes (hasta 10 veces más resistentes que cualquier material FFF estándar como ABS o PLA) y pueden reemplazar las piezas de aluminio en la aplicación.


Hoy en día, las impresoras 3D de fabricación de filamentos fundidos son la tecnología de impresión 3D más utilizada. Sin embargo, los materiales reforzados con fibra de carbono brindan los beneficios de FFF al eliminar las debilidades clave de las piezas. Si bien las piezas FFF suelen estar limitadas por la resistencia de los polímeros débiles, las piezas CFR son lo suficientemente fuertes como para reemplazar el aluminio mecanizado en operaciones de fabricación clave.

Conclusión

Muchas empresas descubren que agregar varias impresoras a su proceso de fabricación puede reducir significativamente el tiempo dedicado a fabricar piezas complejas internamente. Las impresoras 3D pueden crear piezas de forma más rápida y económica para piezas personalizadas de bajo volumen. Las empresas pueden centrarse en las piezas de uso final que generan ingresos, en lugar de gastar tiempo, dinero y esfuerzo en piezas de bajo volumen que pueden no generar ingresos.

Con una impresora 3D, puede iterar diseños rápidamente sin desperdiciar recursos esperando piezas que pueden no cumplir con los estándares de calidad. Esto hace que las impresoras 3D sean perfectas para prototipos, herramientas y accesorios de bajo volumen hechos a medida que a menudo son complejos y difíciles de mecanizar, pero que son fundamentales para un proceso de producción eficiente.



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